一种高强度、高韧性的风电叶片用环氧合膜胶及其制备方法技术

本发明专利技术属于胶黏剂技术领域，具体涉及一种高强度、高韧性的风电叶片用环氧合膜胶及其制备方法。本发明专利技术以双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、环氧活性稀释剂、增韧剂、硅烷偶联剂、触变剂、活性硅微粉为A组分；以改性聚酰胺、改性聚胺、改性脂环胺、触变剂、硅烷偶联剂、活性硅微粉、3～6mm短切玻璃纤维1～5份为B组分；A组分与B组分混合而成环氧合膜胶。本发明专利技术制备的胶粘剂具有较高的拉伸强度及伸长率、高韧性、耐疲劳性能好等优点，既满足了风电叶片合模过程中施工工艺性能要求，又满足了风电叶片使用时的力学性能要求，且成本也得到了一定程度的降低，可以广泛的用于风力发电领域。

Epoxy film adhesive for high strength and high toughness wind power blade and its preparation method

The invention belongs to the technical field of adhesive, in particular to an epoxy film adhesive used for high strength and high toughness wind electric blades and a preparation method. The present invention with bisphenol A epoxy resin, bisphenol F epoxy resin, epoxy active diluent, toughening agent, silane coupling agent, thixotropic agent, active silica powder as A component; modified polyamide, modified polyamine, modified alicyclic amine, thixotropic agent, silane coupling agent, active silica powder, 3 ~ 6mm short glass fiber 1~5 B component; A component and B component mixture of epoxy film adhesive. The prepared adhesive has higher tensile strength and elongation, high toughness, high fatigue resistance and other advantages, not only to meet the performance requirements of the construction process of wind turbine blade mould process, and meet the requirements of mechanical properties of wind turbine blades is used, and the cost is reduced to a certain extent, can be widely in the field of wind power generation.

【技术实现步骤摘要】
一种高强度、高韧性的风电叶片用环氧合膜胶及其制备方法
本专利技术属于胶黏剂
，具体涉及一种高强度、高韧性的风电叶片用环氧合膜胶及其制备方法。
技术介绍
风力发电具有资源再生、容量巨大、无污染和综合治理成本较低等优点，其开发和利用受到世界各国越来越多的关注。世界各国在风能开发利用方面投资的持续增长，导致风力发电设备制造业成为许多国家最热门的经济领域，相应的市场规模急剧扩大。大型风力机叶片大多采用组装方式制造。在两个阴模上分别成型叶片壳体，芯材及其他玻璃纤维复合材料部件分别在专用模具上成型，然后在主模具上把叶片壳体与芯材，以及上、下半叶片壳体互相粘结，并将壳体缝隙填实，合模加压固化后制成整体叶片。其中使用的胶粘剂是叶片的重要结构材料，直接关系到叶片的刚度和强度。随着单机装机容量的增加，风轮叶片也越来越长，主流尺寸已达到40米以上，最大叶片的长度甚至超过80米，重达5吨以上。这就对合模粘接的胶粘剂提出了更严苛的技术要求。伴随着风电产业的迅猛发展，胶粘剂的市场需求越来越大。每生产一个叶片就要使用50～300千克的胶粘剂。世界各国风力发电产业增长速度非常快。在各国政府的推动下，风力发电还将持续快速增长很长一段时间，因此胶粘剂的需求量也将持续不断的增加。目前，市场上主流的风电叶片用胶粘剂有环氧胶粘剂、聚氨酯胶粘剂、改性丙烯酸酯胶粘剂。环氧胶粘剂与其他类型胶粘剂相比，具有胶接强度高、固化收缩率小、易于改性等优点。环氧树脂、固化剂及改性剂的品种很多，可通过合理而巧妙的配方设计，使胶粘剂具有所需要的工艺性，并具有所要求的使用性能。环氧胶粘剂因具有性能和成本优势而成为大多风电叶片制造厂商的首选。目前胶粘剂是风力发电叶片的重要材料之一，风电叶片用胶粘剂的关键技术几乎被少数国外公司垄断。典型代表有Hexion、Hunstman、DOW、巴斯夫、亚什兰、ITW等。国内胶粘剂厂家中发展最为迅速和成功的是上海康达化工有限公司。其开发的风力叶片专用环氧胶WD3135是一种双组分、高触变性、高韧性的环氧胶粘剂，适用于叶片的粘接工艺。已经通过了德国GL论证，一定程度上可以替代进口胶粘剂，而且在一些风电叶片生产厂家中得以应用。目前国产胶粘剂尚不能完全满足风电叶片的工艺要求，主要存在断裂强度及伸长率低、韧性差、耐疲劳性能差等问题。其结果是叶片运转中易形成开裂，使用寿命短。因此，我国应加大资金投入和研发力度，突破关键技术，才能使国内的风电叶片生产商较大幅度降低生产成本，推动我国风电产业的健康快速发展。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种风力发电用叶片的环氧合模胶，本专利技术制备的胶粘剂具有较高的拉伸强度及伸长率、高韧性、耐疲劳性能好等优点，既满足了风电叶片合模过程中施工工艺性能要求，又满足了风电叶片使用时的力学性能要求，且成本也得到了一定程度的降低，可以广泛的用于风力发电领域。根据本专利技术的第一个方面，本专利技术提供了一种卡本风力发电用叶片合模胶，所述合模胶由A组分和B组分构成，其中A组分与B组分的重量配比为2：1；所述A组分按照重量份数计由以下成分组成：双酚A型环氧树脂40～60份；双酚F型环氧树脂15～20份；环氧活性稀释剂7～10份；增韧剂10～15份；硅烷偶联剂1～5份；触变剂8～10份；活性硅微粉80～120份；所述B组分按照重量份数计由以下成分组成：美国空气化工生产的Ancamide350A型改性聚酰胺15～20份；美国空气化工生产的Ancamide2784型改性聚胺15～20份；美国空气化工生产的Ancamide2753型改性脂环胺10～15份；触变剂5～10份；硅烷偶联剂1～5份；活性硅微粉30～50份；粒径为3～6mm的短切玻璃纤维1～5份；所述环氧活性稀释剂为型号为AGE、622、513、501、692中的一种或几种。所述硅烷偶联剂型号为KH550、KH560、KH570中的一种或几种。所述触变剂为疏水性气相二氧化硅。所述增韧剂为注册商标为Ancarez的2364型环氧树脂增韧剂、北京金岛奇士材料科技有限公司生产的QS-BE型增韧剂、Kaneka公司的MX154型增韧剂中的一种或几种。所述活性硅微粉的粒径为400目、800目、1200目中的一种或几种。根据本专利技术的另一个方面，本专利技术提供了一种风力发电用叶片的环氧合模胶的制备方法，包括以下步骤：A组分的制备：将双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、环氧活性稀释剂、增韧剂和硅烷偶联剂加入双行星混合搅拌机中，然后将触变剂加入，控制温度不高于50℃，边抽真空边搅拌，慢速搅拌50分钟(通常小于200rpm)，然后加入活性硅微粉，快速搅拌1小时(通常大于200rpm)，直至混合均匀，自然静止至室温后，得到A组分；B组分的制备：将Ancamide350A型改性聚酰胺、Ancamide2784型改性聚胺、Ancamide2753型改性脂环胺和硅烷偶联剂加入双行星混合搅拌机中搅拌，然后将触变剂疏水性气相二氧化硅加入，控制温度不高于50℃，边抽真空边搅拌，慢速搅拌50分钟，然后加入活性硅微粉和短切玻纤维，快速搅拌1小时，直至混合均匀，自然静止至室温后，得到B组分。将制备的A组分与B组分按重量配比为2：1混合均匀后即得风力发电用叶片的环氧合模胶。本专利技术制备出的卡本风电叶片用合模胶，样品标准养护12小时以上，70℃养护6小时后冷却至23℃保持3小时后测试，拉伸强度大于等于65MPa，伸长率大于等于2.2％，拉伸剪切强度大于等于28Mpa，抗弯强度大于85Mpa，冲击强度大于等于12KJ/m2，堆积高度大于等于10cm，Tg温度大于等于80℃，且放热峰小于等于90℃，耐疲劳性能好。在使用时，满足施工工艺相关指标要求，且降低了应用成本。本专利技术制备的卡本风电叶片用合模胶可以解决现有国内同类胶存在的不足之处，增强国内此类产品同国外产品的竞争力，且提升了目前此类产品的各方面性能，还降低了生产成本，可以进一步的扩大应用范围。因此，本专利技术得出的风电叶片用的合模胶，将会在风电叶片领域得到广泛的应用。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本专利技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。Ancamide350A、Ancamide2784、Ancamide2753、Ancarez2364均来自于美国空气化工；双酚A型环氧树脂型号为E51，双酚F型环氧树脂为型号为南亚170；以下实施例物料均按照重量份数计算。实施例1秤取E5150份，18份南亚170，活性稀释剂AGE8份，增韧剂Ancarez236412份，硅烷偶联剂KH5503份；疏水性气相二氧化硅9份，活性硅微粉100份；首先将秤取的E51、南亚170、活性稀释剂、增韧剂Ancarez和硅烷偶联剂KH550加入双行星混合搅拌机中搅拌，然后将触变剂疏水性气相二氧化硅加入，控制温度不高于50℃(室温至50℃，通常为30-40℃)，边抽真空边搅拌，慢速搅拌50分钟(转速为100-200rpm)，然后加入活性硅微粉，快速搅拌1小时(转速可为200-800rpm，通常为400-500rpm)，直至混合均匀，自然静止至室温后，得到A组分。双酚A型环氧树脂40～60份；双酚F型环氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度、高韧性的风电叶片用环氧合膜胶，所述合模胶由A组分和B组分构成，其中A组分与B组分的重量配比为2：1；所述A组分按照重量份数计由以下成分组成：双酚A型环氧树脂40～60份；双酚F型环氧树脂15～20份；环氧活性稀释剂7～10份；增韧剂10～15份；硅烷偶联剂1～5份；触变剂8～10份；活性硅微粉80～120份；所述B组分按照重量份数计由以下成分组成：美国空气化工生产的Ancamide 350A型改性聚酰胺15～20份；美国空气化工生产的Ancamide 2784型改性聚胺15～20份；美国空气化工生产的Ancamide 2753型改性脂环胺10～15份；触变剂5～10份；硅烷偶联剂1～5份；活性硅微粉30～50份；粒径为3～6mm的短切玻璃纤维1～5份。

【技术特征摘要】
1.一种高强度、高韧性的风电叶片用环氧合膜胶，所述合模胶由A组分和B组分构成，其中A组分与B组分的重量配比为2：1；所述A组分按照重量份数计由以下成分组成：双酚A型环氧树脂40～60份；双酚F型环氧树脂15～20份；环氧活性稀释剂7～10份；增韧剂10～15份；硅烷偶联剂1～5份；触变剂8～10份；活性硅微粉80～120份；所述B组分按照重量份数计由以下成分组成：美国空气化工生产的Ancamide350A型改性聚酰胺15～20份；美国空气化工生产的Ancamide2784型改性聚胺15～20份；美国空气化工生产的Ancamide2753型改性脂环胺10～15份；触变剂5～10份；硅烷偶联剂1～5份；活性硅微粉30～50份；粒径为3～6mm的短切玻璃纤维1～5份。2.根据权利要求1所述的一种高强度、高韧性的风电叶片用环氧合膜胶，其特征在于：所述环氧活性稀释剂为型号为AGE、622、513、501、692中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的一种高强度、高韧性的风电叶片用环氧合膜胶，其特征在于：所述硅烷偶联剂型号为KH550、KH560、KH570中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的一种高强度、高韧性的风电叶片用环氧合膜胶，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵颖，许小海，单书燕，汤飞，
申请(专利权)人：卡本复合材料天津有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12